JP3202761B2 - 充電制御装置 - Google Patents
充電制御装置Info
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Description
着脱自在なものにおいて、電池パックを充電する充電器
の充電制御をする充電制御回路に関するものである。
充電器にはいろいろな種類の電池パックがセットされる
可能性がある。電池パックの電池容量は電池の進化によ
り同じサイズでも大きくなってきている。従って、充電
器は電池パックの電池容量に応じてトータル充電量を変
える必要がある。
(セル数)の電池パックがある。セル数の異なる電池パ
ックに対しても△T、−△V制御等充電制御の定数を変
える必要がある場合がある。これらの課題に対して従
来、以下のような提案がされている。従来の構成例を図
10に示す。充電器Aと電池パックBとは着脱自在であ
る。充電器Aの充電回路1は、+端子9、−端子10
と、電池パックBの+端子15、−端子16を介して電
池13に充電電流を流して充電する。AD変換回路2
は、S端子11の電圧をAD変換し、温度検知回路4に
送る。S端子11は、充電器A内の定電圧回路の5Vに
プルアップされた抵抗R0 が接続されている。
Bのグランドに接続された温度センサー14が接続され
ている。温度センサー14は、サーミスタ、ダイオード
等温度により抵抗値または電圧が変化するものであり、
温度によりS端子11,17の電圧は変化する。つま
り、温度センサー14をサーミスタとしたときには、温
度Tにおけるサーミスタの抵抗値をRTとすると、S端
子11の電圧は、5×RT/(R0 +RT)となる。
変換されたデジタル値に基づいて温度に換算する。充電
制御回路6は、△T検出回路7とタイマー回路8により
構成されている。△T検出回路7は、温度検知回路4の
温度を監視し、一定時間の温度上昇が所定温度以上であ
るときに、電池13が満充電されたものとする。すなわ
ち、電池13の充電完了を検出して充電回路1を制御す
る。
電圧回路の5Vにプルアップされた抵抗R1 が接続され
ている。電池パックBのT端子18は電池パックBのグ
ランドに接続されたパック識別抵抗R2 が接続されてい
る。T端子12,18が接続されると、T端子12,1
8の電圧は抵抗R1 とR2 の分圧電圧、5×R2 /(R
1 +R2 )となる。従って、電池パックBの電池容量に
応じてパック識別抵抗R2 の抵抗値を変えることにより
T端子12,18の電圧は変わる。
別抵抗R2 の抵抗値を0Ωとすると、T端子12,18
の電圧は0Vとなり、1600mAHの電池のパック識
別抵抗をつなげない時は(T端子18がオープン)、T
端子12,18の電圧は5Vとなり、2000mAHの
パック識別抵抗の抵抗値をR1 とすると、T端子12,
18の電圧は2.5Vとなる。
の電圧をA/D変換し、パック識別回路5に送る。パッ
ク識別回路5は、AD変換回路3により変換されたデジ
タル値に基づき電池パックBの種類(容量)を識別す
る。上記の例だと、0Vのときには、1200mAH、
5Vのときには1600mAH、2.5Vのときには2
000mAHとする。
別された容量に応じて充電時間を決定し、充電開始から
その時間が経過したときに充電回路1を制御する。例え
ば、充電回路1の出力電流が6.4Aのときには、12
00mAHの電池のときに、1.2×60/6.4=1
1.25分、1600mAHのときには1.6×60/
6.4=15分とする。
ック識別回路5はCPUにより構成しても良い。以上に
より、電池パックBの種類(容量)が異なっても充電器
Aは適正に充電制御できることになる。また、T端子1
2,18の電圧に対し、電池パックBの電圧(セル数)
の情報に合わせて持たせるとさらに良い。例えば、12
00mAHで12Vは電池13のパック識別抵抗R2 の
抵抗値を0Ωとすると、T端子12,18の電圧は0V
となり、1600mAHで12Vの電池13はパック識
別抵抗R2 をつなげないときは(T端子18がオープ
ン)、T端子12,18の電圧は5Vとなり、1200
mAHで9.6Vはパック識別抵抗R2 の抵抗値をR 1
とすると、T端子12,18の電圧は2.5Vとなる。
の種類(セル数)を区別し、セル数に応じて△T検出回
路7での温度上昇判定値を変える。以上により、電池パ
ックBの種類(セル数)が異なっても、充電器Aは適正
に充電制御できることになる。
はますます急速充電化が進んでいる。急速充電において
は、再充電による過充電、または電池に容量が残ってい
る時に充電開始した時に起こる過充電が電池を傷め、電
池故障や容量劣化の原因となる。例えば、△T検出によ
る充電制御方法においては、満充電した電池パックBを
再充電した場合には、△Tを検出するまでは過充電とな
り、電池を傷めることになる。また、使用した直後の電
池で、まだ温度が高く且つ容量が十分ある電池パックを
△T制御をしたときにも、△Tを検出した時点では過充
電となる。
量、セル数)をT端子により伝えることができたが、残
容量などの可変の情報を伝えることができない。本発明
は上述の点に鑑みて提供したものであって、電池の残容
量等の可変の情報を伝達することにより、充電器で最適
な充電時間により充電できることを目的とした充電制御
装置を提供するものである。
充電器とが着脱自在な充電制御装置であって、電池パッ
クに残容量検出手段を備え、充電器への電池パックの装
着時に該電池パックの容量情報を含む固定の情報を充電
器に伝達する手段を備え、充電器は電池パックに対し上
記情報を元に充電制御するようにした充電制御装置にお
いて、電池パックの残容量情報を含む可変の情報を充電
器に伝達する伝達手段を設け、充電器は、電池パックか
ら該電池パックの容量情報および残容量情報を受け取
り、電池パックの容量と自己の出力とから電池パックに
対する仮充電時間を求め、この仮充電時間と電池パック
の残容量とから充電時間を求め、この充電時間で電池パ
ックを充電するものである。
情報を含む可変の情報を充電器に伝達し、充電器は、電
池パックから該電池パックの容量情報および残容量情報
を受け取り、電池パックの容量と自己の出力とから電池
パックに対する仮充電時間を求め、この仮充電時間と電
池パックの残容量とから充電時間を求め、この充電時間
で電池パックを充電して、最適な充電時間により過充電
を防止するようにしている。
する。本発明は、電池パックの固定の情報(容量、セル
数等)をT端子により伝えると共に、新たにC端子を設
け、残容量などの可変の情報をも伝えることにより、残
容量を元に充電時間を設定し、過充電を防止するもので
ある。
す。まず、電池パックBについて説明する。電流センサ
ー25は、電池13と−端子16の間に接続され、電池
13から流れる放電電流または電池13に流れ込む充電
電流を電圧に変換する。電流センサー25は負荷の起動
に影響を与えないため、通常数mΩの抵抗を用いる。
た電圧を増幅する。AD変換回路40,41は増幅回路
26の電圧をデジタル値に変換する。放電計測回路27
は変換されたデジタル値に応じて放電電流に換算する。
また、充電計測回路28は、AD変換回路41により変
換されたデジタル値に応じて放電電流に換算する。残容
量演算回路29は、放電計測回路27の出力があるとき
には現在の残容量から放電電流量を減算し、充電計測回
路28の出力があるときには現在の残容量から充電電流
量を加算することにより、残容量を求める。表示回路3
0は、残容量演算回路29で求めた電池13の残容量を
5段階に分けてLED表示する。またはLCDにてデジ
タル表示しても良い。
で求めた電池13の残容量(デジタル値)に応じた電圧
に変換する。例えば、0%では電圧0V、100%では
5Vとしてその間はリニアに変換する。C端子24は電
圧を外部に伝える端子である。尚、放電計測回路27、
充電計測回路28、残容量演算回路29はCPUにて構
成しても良い。
19は電池パックBのC端子24と接続される。AD変
換回路20はC端子19の電圧をデジタル値に変換す
る。残容量検知回路21は、AD変換回路20にて変換
されたデジタル値から残容量に換算する。例えば、電圧
0Vは0%、5Vは100%としてその間はリニアに換
算する。
種類(容量)から決定されたタイマー回路8のタイマー
値と残容量検知回路21で換算された残容量から充電す
る時間を算出する。例えば、充電回路1の出力は4.8
Aとすると、パック識別回路5で識別されたパックの容
量が1200mAHであると、タイマー回路8は1.2
(AH)×60(MIN)/4.8(A)=15分の充
電時間をセットする。
60%であるとすると、タイマー演算回路22は、15
分×(1−0.6)=6分として充電時間を算出し、充
電開始から6分経過したときに、充電を止める。従って
過充電になることはない。尚、△T検出回路7、温度検
知回路4、タイマー回路8、パック識別回路5、残容量
検知回路21、タイマー演算回路22はCPUにより構
成しても良い。
容量が100%のときには、15分×(1−1)=0分
となり、満充電の電池13には充電しないことになり、
再充電が防止される。以上により、急速充電において
は、再充電による過充電、または電池13に容量が残っ
ているときに充電開始したときに起こる過充電が防止で
きる。尚、C端子19,24等で伝達手段が構成され
る。
ックBと充電器Aとが着脱自在なものにおいて、電池パ
ックBの固定の情報(容量、セル数)と、残容量の可変
の情報を充電器Aに伝えることができるので、充電すべ
き時間が分かり、急速充電における再充電による過充
電、または電池13に容量が残っているときに充電開始
したときに起こる過充電での電池故障や容量劣化が防止
できるものである。
情報を伝える手段として、電圧レベルを用いたが、電池
パックBにはDA変換回路31、充電器AにはAD変換
回路21が必要となり、コスト高となる。特に、電池パ
ックBは消耗品であり、安価である必要がある。従っ
て、本実施例では、安価な回路構成で実施例1と同じ効
果を出すようにしたものである。
して、実施例1における電圧レベルをトランジスタによ
るオン・オフのデューテイを伝達する手段に代えた構成
としている。実施例2の構成例を図2に示す。まず、電
池パックBについて説明する。パルス制御回路33は、
残容量演算回路29で算出された残容量に応じてトラン
ジスタ出力回路32のトランジスタのオン・オフデュー
テイの制御をする。例えば、図3(b)に示すように、
1周期のパルス長を100msecとすると、残容量が
60%のときには60msec間、トランジスタをオン
し、40msec間、オフする。
示すように、オープンコレクタ出力となっていて、C端
子24と充電器AのC端子19と接続されると、C端子
19のプルアップ抵抗Rにより、Hレベル,Lレベルの
論理出力となる。次に、充電器Aの残容量受信部につい
て説明する。C端子19にはプルアップ抵抗Rが接続さ
れていて、電池パックBが接続されるとトランジスタ出
力回路32の出力に応じてHレベル,Lレベルの論理信
号が現れる。
ベルの時間、すなわち、トランジスタ出力回路32がオ
ンしている時間を測定する。残容量検知回路21は、パ
ルス測定回路34で測定した時間により残容量を算出す
る。例えば、予め1周期のパルス長を100msecと
記憶していると、Lレベルの時間が60msecである
とすると、60%と算出する。
ベルの時間とHレベルの時間の両方を測定しても良い。
そのときには残容量検知回路21において、(Lレベル
の時間)/{(Lレベルの時間)+(Hレベルの時
間)}により残容量を求める。それにより1周期のパル
ス長が一定である制約がなくなる。尚、パルス測定回路
34はCPUにて構成しても良い。
り実施例1と同様な効果を出すことができるものであ
る。 (実施例3)本実施例においても、実施例2と同様に構
成を安価にするようにしたものである。そして、残容量
情報を伝える手段として、トランジスタによるオン・オ
フのデューテイからパターンにより、すなわち、デジタ
ル信号を伝える手段に代えた構成としている。構成は実
施例2と同じである(図2)。
9で算出された残容量に応じてトランジスタ出力回路3
2のトランジスタを決められたパターンによりオン・オ
フの制御をする。例えば、残容量を5ビットのデータ
(32段階に分けたバイナリーデータ)で表現した例に
ついて説明する。残容量が60%とすると、32段階に
分けた32×0.6=19段階になる。これをバイナリ
ーの5ビットデータに直すと、10011になる。1ビ
ットを例えば10msecとすると、パルス制御回路3
3は、トランジスタ出力回路32のトランジスタを図3
(c)に示すように、10msecオン、20msec
オフ、20msecオンとなるように制御する。
回路32のオン、オフのパターンを解読する。すなわ
ち、1ビットが10msecであり、受信したパターン
が10011であると19段階として、19×100/
32=59%と換算する。充電器Aの残容量検知回路2
1は、パルス測定回路(パルス受信解読回路)34で解
読した値により残容量を算出する。以下の動作は実施例
2と同じなので説明は省略する。
構成で実施例1と同じ効果を出すことができるものであ
る。 (実施例4)上記実施例1,2,3はともにパックの容
量の識別端子と残容量を伝えるための端子の2本の端子
が必要である。電池パックBが消耗品であることを考え
ると、端子が2本ということはコスト高であり、できる
だけ安価である必要がある。
T端子で電池パックBの固定の情報(容量、セル数)を
伝えるだけでなく、同時に残容量等可変の情報をトラン
ジスタによるオン・オフのパターンにより、すなわち、
デジタルデータにて伝達するようにしたものである。実
施例4の構成を図4に示す。まず、電池パックBについ
て説明する。パック種類設定回路43は、その電池パッ
クBの容量及びセル数を設定するものである。パルス制
御回路33は、パック種類設定回路43で設定された容
量及びセル数に応じて予め決められたパターンに従って
トランジスタ出力回路32のトランジスタをオン・オフ
制御する。
容量に応じて実施例3と同様にバイナリーデータに従っ
てトランジスタをオン、オフ制御する。送信するデータ
の例を図5に示す。図5において、データのビットD5
〜D9を残容量情報(32段階)としている。
応じてパターンを決めておく。ビットデータのD1,D
2をL,Hとして容量を決めておく。また、表2に示す
ように、電池のセル数に応じてパターンを決めておく。
ビットデータのD1,D2をL,Hとして電池パック電
圧を決めておく。パルス制御回路33は、パック種類設
定過渡43で設定された容量及びセル数が1200mA
Hで9.6Vのときには、表1,2のパターンに従って
トランジスタ出力回路32のトランジスタをオン、オフ
制御する。次に、電池13の残容量が60%であるとき
には、5ビットで表現した場合19段階になり、100
11になる。
端子12に順次現れてくるHレベル、Lレベルのパター
ンを容量、セル数、残容量としてパターン化する。例え
ば、上記の例では、010110011となる。パック
識別回路5は、パルス受信解読回路34でパターン化さ
れたデータ列からパックの容量、セル数を識別する。タ
イマー回路8は容量に応じた充電時間をセットする。
認識されたセル数に応じた△T値をセットする。残容量
検知回路21は、同様にパルス受信解読回路34のデー
タ列から残容量を算出する。以上により、T端子12が
1本で電池パックBの固定の情報(容量、セル数)を伝
えるだけでなく、同時に残容量等可変の情報をトランジ
スタによるオン・オフのパターンにより(すなわち、デ
ジタル通信)、伝えることができ、それに応じて過充電
のない最適な充電制御が可能となる。このように、本実
施例では、端子1本で安価な構成により実施例1と同様
の効果が得られるものである。
子1本にてデータの送信を行なっているため、電池パッ
クBと充電器Aがセットされ、データを送信または受信
するタイミングが合わず、受信したデータを誤って解読
したときには、充電に過不足が生じる。従って、確実に
データをやり取りする必要がある。
電器Aのデータのやり取りを確実にするようにしたもの
である。構成は実施例4の図4に示す構成と同じであ
る。すなわち、パルス制御回路33は、パック種類設定
回路43で設定された容量、セル数、残容量のデータパ
ターンを送信する前に、図6に示すように、まず一定時
間連続してオンしておく。
ら、容量、セル数、残容量のデータパターンを送信す
る。すなわち、一定時間連続してオンの後のスタートビ
ット(オフ)の後に、データの送信を始める。充電器A
のパルス受信解読回路34は、一定時間連続してLレベ
ルの時間があった後、1ビットのHレベルの後のHレベ
ル,Lレベルをパターン化する。尚、上記一定時間は、
すべての送信データの長さより長ければ、すべてのデー
タがLレベルのときと区別がつき、更に良い。
ックBと充電器Aのデータのやり取りの信頼性が上が
り、誤動作を防止できるものである。 (実施例6)充電器Aは従来例で示したようなT端子の
電圧レベルで容量を識別する方式ですでに発売されてい
る。上記実施例4のようなデジタル通信の方式に変更す
ると、その電池パックBは、容量情報が伝達できないた
め、従来の充電器Aには使用できないことになる。
来の方式のものにも使用できるように互換性を持たせた
ものである。本実施例は図7及び図8に示すように、実
施例4のトランジスタ出力回路32のトランジスタTr
1 と並列にパック識別抵抗R2 をエミッタに接続したト
ランジスタTr2 で構成したトランジスタ出力回路35
を設けたものである。
ると、トランジスタ出力回路35をオン、トランジスタ
出力回路32をオフする。T端子18に発生する電圧は
従来例で説明したように、充電器AのT端子12の抵抗
R1 との分圧電圧になる。ここで、トランジスタT
r1 ,Tr2 のコレクタ・エミッタ間電圧VCEは無視で
きるものとする。
には、最初にT端子12,18に電池パックBの容量に
応じた電圧が発生することになり、充電器Aはパック識
別回路5により電池パックBの容量を識別し、その電池
パックBに応じたタイマー値をセットする。次に、トラ
ンジスタ出力回路35をオフし、トランジスタ出力回路
32を実施例4のように容量、セル数、残容量に応じて
オン・オフし、パターンを送信する。
受信解読回路34、パック識別回路5、残容量検知回路
21で、容量、セル数、残容量を識別し、充電時間を設
定する。従来の充電器Aでは、既にタイマー値が設定さ
れているため、T端子12にオン・オフのパターンが送
信されても影響はない。以上により実施例4においてT
端子18で容量、セル数、残容量を送信できると共に、
従来の充電器AのT端子12に対しても容量情報を伝達
することができる。このように、本実施例では、実施例
4において従来の方式のものにも使用できるように互換
性を持たせることができるものである。
量、セル数、残容量のパターンを送信する最初にT端子
12に電池パックBの種類に応じた電圧を発生させるこ
とにより、互換性を持たせた。しかし、従来の充電器A
の中には、常時T端子12を監視し、T端子12の電圧
が変化するとタイマー値を更新するものがある。
り誤ったタイマー値をセットしてしまうことになる。本
実施例は、このような従来の充電器Aにも互換性を持た
せるようにしたものである。実施例6において容量、セ
ル数、残容量のパターンを一定時間繰り返して送信した
後に送信する前と同様に、トランジスタ出力回路35を
オン、トランジスタ出力回路32をオフすることによ
り、T端子18に電池パックBの種類に応じた電圧を発
生させるものである。
子12を監視し、T端子12の電圧が変化するとタイマ
ー値を更新するものに対しても、パターンを送信後にも
T端子12に電池パックBの種類に応じた電圧が発生す
るため対応できるものである。このように、実施例4に
おいてより多くの従来の方式のものにも使用できるよう
に互換性を持たせることができるものである。
量、セル数、残容量のパターンを送信することにより、
最適な充電時間が決められたが、電池はまだまだ進化す
ることが予想される。このときには実施例4で説明した
表1にない高容量(例えば2800mAH)の電池が現
れた場合に、実施例4の充電器Aでは対応できないこと
になる。
量にしか対応できない。そこで、本実施例では、今後さ
らに高容量電池が出てきても、対応できるようにしたも
のである。本実施例の構成を図9に示し、実施例4にお
いて送信するデータを充電容量としたものである。充電
容量演算回路44は、パック種類設定回路43で設定さ
れた容量と残容量演算回路29で求めた残容量より満充
電に必要な充電容量を演算する。パルス制御回路33は
充電容量演算回路44で求めた充電容量をバイナリーデ
ータに直し、トランジスタをオン・オフする。
として5ビットで表現するとする。例として、2400
mAHの電池で残容量が60%とすると、満充電に必要
な容量は2400×(1−0.6)=960mAHであ
る。約1000mAHとして10単位であり、データは
01001となる。充電器Aのパルス受信解読回路34
は受信したオン・オフより充電に必要な容量を識別す
る。タイマー演算回路22は識別された容量データより
タイマー値を決める。充電回路1の出力が4.8Aのと
き充電要容量を1000mAHとすると、充電時間は1
×60/4.8=12.5分を設定する。
する必要がなく、今後出てくる電池にも対応可能となる
ものである。
電器とが着脱自在な充電制御装置であって、電池パック
に残容量検出手段を備え、充電器への電池パックの装着
時に該電池パックの容量情報を含む固定の情報を充電器
に伝達する手段を備え、充電器は電池パックに対し上記
情報を元に充電制御するようにした充電制御装置におい
て、電池パックの残容量情報を含む可変の情報を充電器
に伝達する伝達手段を設け、充電器は、電池パックから
該電池パックの容量情報および残容量情報を受け取り、
電池パックの容量と自己の出力とから電池パックに対す
る仮充電時間を求め、この仮充電時間と電池パックの残
容量とから充電時間を求め、この充電時間で電池パック
を充電するようにしたものであるから、伝達手段によ
り、電池パックの残容量情報を含む可変の情報を充電器
に伝達し、充電器は、電池パックから該電池パックの容
量情報および残容量情報を受け取り、電池パックの容量
と自己の出力とから電池パックに対する仮充電時間を求
め、この仮充電時間と電池パックの残容量とから充電時
間を求め、この充電時間で電池パックを充電して、最適
な充電時間により過充電を防止することができる効果を
奏するものである。
Claims (1)
- 【請求項1】 電池パックと充電器とが着脱自在な充電
制御装置であって、電池パックに残容量検出手段を備
え、充電器への電池パックの装着時に該電池パックの容
量情報を含む固定の情報を充電器に伝達する手段を備
え、充電器は電池パックに対し上記情報を元に充電制御
するようにした充電制御装置において、電池パックの残
容量情報を含む可変の情報を充電器に伝達する伝達手段
を設け、充電器は、電池パックから該電池パックの容量
情報および残容量情報を受け取り、電池パックの容量と
自己の出力とから電池パックに対する仮充電時間を求
め、この仮充電時間と電池パックの残容量とから充電時
間を求め、この充電時間で電池パックを充電することを
特徴とする充電制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP12162891A JP3202761B2 (ja) | 1991-05-28 | 1991-05-28 | 充電制御装置 |
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JP12162891A JP3202761B2 (ja) | 1991-05-28 | 1991-05-28 | 充電制御装置 |
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JP12162891A Expired - Lifetime JP3202761B2 (ja) | 1991-05-28 | 1991-05-28 | 充電制御装置 |
Country Status (1)
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